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BétonlabFree 3Leçon N°4
Caractéristiques mécaniques des granulats
François de Larrard
Laboratoire Central des Ponts et ChausséesCentre de Nantes
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°2
Plan de la leçon
• Influence du granulat sur la résistance du béton en compression: coefficients p et q
• Module élastique du granulat (pour la prévision du retrait du béton)
• Conclusion
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°3
Résistance en compression
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°4
Influence du granulat sur la résistance du béton en compression• Résistance en compression (Rc) = propriété
essentielle du béton de structure• Se mesure sur cylindre ou sur cube
– sur cylindre: en partie centrale, le matériau est en compression simple
– sur cube: le matériau est confiné par les plateaux de la presse => la résistance apparente est plus élevée
• BétonlabFree cherche à prévoir des Rc moyennes sur cylindre à 7 et 28 jours
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°5
Résistance en compression (suite)
• Rc dépend de l’âge et des conditions de conservation (elle augmente avec le temps et l’humidité)
• Rc dépend de la composition du béton, et notamment de la matrice liante:– rapport eau/ciment– classe du ciment (32,5 – 42,5 – 52,5 …)– présence d’additions minérales: cendres
volantes, fillers, laitier moulu…
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°6
Résistance en compression (suite)
• Rc dépend aussi du type de granulat:– effet de l’adhérence avec la pâte
granulat matrice
bonne adhérence
(microrugosité)
mauvaise adhérence (faces lisses)
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°7
Résistance en compression (suite)
– effet de la résistance propre du granulat
roche résistante
(valeur MDE faible)
roche tendre (valeur MDE forte)
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°8
Résistance en compression (suite)
Rc de la matrice
Rc du béton
paramètre d’adhérence « p »
paramètre d’effet plafond « q »p/q
Deux paramètres du granulat, p et q, décrivent son effet sur Rc du béton
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°9
Résistance en compression (suite)
0
20
40
60
80
1 00
1 20
1 40
Rc matrice (MPa)
CrotoyBoulonnaisArlautRaon Cherbourg
Rc
béto
n (M
Pa)
0 40 80 120 160 20 0
Exemples réels
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°10
Résistance en compression (suite)
• Attention– quand p augmente, l’adhérence et la
résistance du béton augmentent– quand q augmente, le plafond descend et la
résistance du béton diminue
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°11
Résistance en compression (suite)
• Les paramètres p et q ne peuvent pas se mesurer directement
• Ils doivent être calibrés sur des résultats d’essais de compression sur béton
• Pour ces résultats, on doit connaître– la formule du béton– les granularités, compacités, absorption d’eau et
masses volumiques– la classe vraie du ciment (mesurée sur prismes
4x4x16)
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°12
Résistance en compression (suite)
• On doit disposer d’au moins deux valeurs de Rc sur béton
• Ces valeurs doivent de préférence encadrer la résistance à 28 jours maxi visée pour le béton formulé avec le granulat
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°13
Résistance en compression (suite)
résistance béton visée
?
calibration fiable
calibration hasardeuse
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°14
• On veut calibrer le gravillon « Caillou 5/12,5 » en vue de formuler un béton de Rc28 = 50 MPa
• On connaît les résistances à 7 et 28 jours de trois bétons réalisés avec ce gravillon et d’autres matériaux préalablement caractérisés (granularité, masse volumique, compacité)
Résistance en compression (suite)Exemple de calibration de p et q
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°15
Résistance en compression (suite)
- Menu Constituants
- Calibration des granulats
Non
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°16
Résistance en compression (suite)
-Sélectionner les constituants (dossier « Matériaux génériques »)
- Cliquer sur « OK »
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°17
Résistance en compression (suite)
Pour chaque béton:
-Introduire les compositions (eau d’ajout sur granulats secs)
- Introduire les valeurs de Rc
- Cliquer sur « Entrer »
- Une fois tous les bétons entrés, cliquer sur « Calibrer »
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°18
Résistance en compression (suite)
Les valeurs de p et q sont imposées au « Caillou 5/12,5 »
- valeur de q imposée (0,002)
- puis cliquer sur « OK »
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°19
Résistance en compression (suite)
cliquer sur « Oui »
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°20
Résistance en compression (suite)Vérification de la mise en mémoire des valeurs de p et q:
- revenir à la page d’accueil du logiciel
- Constituants
- Banque de constituants
- Matériaux génériques
- « Caillou 5/12,5 »
- onglet « Propriétés »
On retrouve les valeurs de p et q précédemment déterminées
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°21
Résistance en compression (suite)
• Si on simulait les bétons qui ont servi à la calibration avec ces valeurs, on trouveraient des Rc légèrement différents des valeurs expérimentales
• En effet, il y avait 6 valeurs de Rc et 1 paramètre à caler (q est imposé). Le logiciel a optimisé, mais ne peut pas coller exactement aux valeurs expérimentales
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°22
Résistance en compression (suite)
• Chaque fraction granulaire a son propre jeu de paramètres p et q
• Des fractions différentes d’une même carrière (par exemple un sable 0/4 et un gravillon 5/20) ont en principe les mêmes valeurs de p et q
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°23
Résistance en compression (suite)• Si on doit calibrer à la fois plusieurs
fractions d’une même carrière, on peut faire l’hypothèse qu’elles ont les mêmes valeurs
• BétonlabFree ne permet pas de déterminer p et q sur des résultats expérimentaux. Cependant, il est possible d’introduire dans la fiche du granulat tout couple de valeurs obtenu par d’autres moyens (et notamment, communiqué par le fournisseur)
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°24
Module élastique
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°25
Module élastique (suite)
• Le module élastique du granulat Eg influence les propriétés de déformabilitédu béton: module élastique, retrait, fluage
• Si on s’intéresse aux prévisions de retrait faites par BétonlabFree, il faut s’intéresser aux valeurs de Eg des fractions granulaires utilisées dans les simulations
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°26
Module élastique (suite)• Le module élastique du granulat peut se
mesurer sur des carottes de la roche d’origine (granulat de roche massive saine et homogène)
• A défaut, on peut l’évaluer par calibration sur des mesures de module de bétons utilisant le granulat en question
• Mais cette calibration doit être faite avec BétonlabPro
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°27
Conclusion• Dans BétonlabFree, les granulats sont
caractérisés par 3 paramètres, distincts des propriétés normalement mesurées (Los Angeles, Micro-Deval etc.)
• Pour la résistance en compression:– paramètre p (traduit l’adhérence pâte de
ciment/granulat)– paramètre q (traduit la résistance propre du
granulat)
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°28
Conclusion (suite)• p et q sont calibrés sur des résultats de
béton. BétonlabFree propose un outil spécifique pour la calibration de p, en imposant q = 0,002
• Cette simplification peut légèrement induire en erreur, si on veut simuler des bétons dont la résistance théorique est éloignée des valeurs qui ont servi à la calibration
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BétonlabFree 3 - Leçon N°4 Ecran N°29
Conclusion (fin)
• Pour le module élastique, on utilise le paramètre Eg (module du granulat), que l’on mesure sur la roche ou qu’on détermine par calibration (avec BétonlabPro)
• Eg permet à BétonlabFree de calculer le retrait total